壓縮機干氣密封系統改進與優化

劉大軍

摘 要：煤化工是以煤炭為原料通過一系列的物理或是化學反應將煤炭轉化為多種可廣泛應用于能源、化工生產的生產技術。甲醇是煤化工生產所獲得的重要的產物之一，在煤化工生產的過程中轉化反應生成的合成氣通過壓縮機提壓來為甲醇的生產轉化提供合適的生產條件。壓縮機作為一種重要的生產機械，主要采用旋轉密封來避免進入壓縮機中的合成氣（一氧化碳、氫氣）泄漏到空氣中，造成環境污染。該文在分析壓縮機密封系統失效原因的基礎上對如何做好壓縮機密封系統的優化改進進行了分析闡述。

關鍵詞：壓縮機；密封系統；失效

中圖分類號：TE974 文獻標志碼：A

0 前言

干氣密封是一種應用于壓縮機密封的新型密封方式，相較于普通接觸式機械密封在各方面都得到了極大程度地改進，并已經成了大多數離心式壓縮機的首選軸封方式。干氣密封雖然在各方面都得到了優化，但是在實際的生產應用中其故障率仍然較高。為確保壓縮機密封系統能夠獲得良好的密封效果，需要對干氣密封所存在的問題進行分析并進行針對性的優化，用以提高壓縮機的使用效果。

1 壓縮機干氣密封系統失效原因分析

壓縮機干氣密封系統損壞現象可以分為2種類型：1）極端異常軸向力所導致的壓縮機干氣密封系統損壞。壓縮機干氣密封系統在壓縮機運行過程中將承受來自于軸向和徑向的復雜作用力。離心式壓縮機運行過程中其內部的止推軸承將承受來自于壓縮機內多余的轉子軸向力，止推軸承主要用于限制轉子的軸向竄動確保轉子能夠在壓縮機缸體中的軸向位置。止推軸承所承受的額外軸向力將加速止推軸承的磨損影響壓縮機干氣密封系統的密封效果。通過對損壞壓縮機干氣密封系統進行拆解后發現，壓縮機干氣密封系統在承受來自于壓縮機的復雜軸向力的作用下將導致止推盤鎖母變形，導致止推盤無法在裝配位置發揮其應有的作用，導致多余軸向推力無法得到有效的抵消，而過量的軸推力將使轉子繼續向高壓段進口竄動，從而使壓縮機干氣密封系統的密封效果受到了進一步的影響。以某型號的壓縮機干氣密封系統為例，壓縮機干氣密封系統在運動過程中將會受到復雜外力的作用使壓縮機干氣密封系統內部的動、靜環在停車過程中產生接觸，影響壓縮機干氣密封系統的密封效果。2）壓縮機干氣密封系統失效的現象不僅有壓縮機干氣密封系統損壞失效方面的，壓縮機干氣密封系統泄漏量異常增大也是壓縮機干氣密封系統失效的重要現象之一。造成壓縮機干氣密封系統泄漏量異常增大的原因主要集中在壓縮機干氣密封系統的密封面受損、密封用O型圈破損老化失效等兩大方面。在壓縮機干氣密封系統運行過程中，如果壓縮機干氣密封一次密封氣供氣不足將導致未經過濾的工藝氣順著梳齒密封進入干氣密封工作區域中，工藝氣的逆向進入將帶來諸多的雜質影響密封。尤其是當壓縮機跳車時，壓縮機干氣密封供氣壓差將瞬間降低至0 MPa，密封的工藝氣將大量的反向涌入壓縮機干氣密封一次供氣腔室內，并帶著主動雜質顆粒或是液體等進入密閉腔室內，導致壓縮機干氣密封系統受損。O型圈主要用于避免壓縮機中的密封氣泄漏進入大氣中，是一種重要的密封組件。O型圈在長期的使用中將老化破損進而直接影響壓縮機干氣密封系統的密封效果，壓縮機中的密封氣將不經過動、靜面直接漏入下游低壓管線中，造成密封氣泄漏量的異常升高，影響壓縮機的正常運行。壓縮機轉子密封結構圖如圖1所示。

2 壓縮機干氣密封系統的優化改進

2.1 消除壓縮機運行中所產生的異常軸向力

通過對壓縮機平衡管出口處的內缸壁進行增擴，增大間隙將能夠有效降低壓縮機干氣密封系統在正常工況條件下的平衡管壓差，從而使壓縮機平衡管壓差問題得到了根本性的解決，避免了壓縮機緊急停車時所產生的巨大軸向力直接作用于止推軸承，提高了止推軸承的使用壽命；除了對壓縮機平衡管缸壁處進行改進外，還需對壓縮機干氣密封系統的一次供氣氣源進行改造，用以確保在壓縮機干氣密封系統在工作時能夠提供充足的氣壓，避免未經凈化的工藝氣進入壓縮機的密封端面中。在對壓縮機干氣密封系統一次氣源的改進中，在壓縮機高壓缸和低壓缸密封氣系統中各增加一個增壓機總成，使壓縮機干氣密封系統能夠在壓縮機工作過程中獲得良好的密封效果；增加一次氣就地排放裝置。在壓縮機干氣密封系統中加裝干氣密封供氣管線電伴熱裝置，并將溫度控制在95 ℃，用以保證壓縮機干氣密封系統供氣溫度始終處于露點溫度之上，降低了壓縮機干氣密封系統密封帶液的風險。增設壓縮機干氣密封供氣腔室導淋，可以更好的對壓縮機干氣密封系統工作過程中的一次供氣氣質進行檢查，避免一次供氣中形成帶液供入破壞壓縮機干氣密封系統動、靜環之間的氣膜，保護壓縮機干氣密封系統。

2.2 改進壓縮機干氣密封系統工作操作方式

為提高壓縮機干氣密封系統的使用壽命應當盡量做好壓縮機的合理使用.在壓縮機的開、停車階段加強對壓縮機干氣密封系統中的一次供氣氣墻室導淋排液的檢查，確保一次進氣氣源品質，保證壓縮機的正常運行。壓縮機干氣密封系統在500 r/min以上運行有利于在動靜環之間形成穩定的間隙，既避免了動靜環之間的摩擦損耗同時加高的轉速也有利于壓縮機干氣密封的動靜面打開。在壓縮機干氣密封系統啟動的過程中需要注意密封氣一次氣、二次氣、隔離氣的投用順序，避免因操作不當而影響壓縮機干氣密封系統的使用效果。操作時應首先投用一次氣供氣，之后使用二次氣，通過上述操作可以有效地避免產生與壓縮機正常工作時工作壓力相反的力量，實現對于O型圈的保護。在壓縮機缸體內需要首先投用干氣密封供氣在內部建立起足夠的壓力差。

3 結語

壓縮機干氣密封系統能夠在大型甲醇制備過程中發揮出良好的密封效果，應當積極做好干氣密封的研究與應用.該文在分析壓縮機干氣密封系統失效原因的基礎上對如何做好壓縮機干氣密封系統的改進優化，提高壓縮機干氣密封系統的工作效率進行分析介紹。

參考文獻

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